微波爐的加熱原理主要依賴於微波，即一種高頻率的電磁波。
微波爐內部有一箇微波發生器，它能產生這些高頻電磁波，即微波。當食物放入微波爐並啓動後，微波照射到食物上，主要與食物中的水分子相互作用。由於水分子具有極性，它們會迅速跟隨微波的震盪而轉動，從而產生熱能，加熱食物。
微波能夠穿透食物表面，加熱深度可達5到10毫米，而且這種加熱方式從食物內部開始，因此比傳統加熱方式更快、更均勻。除了水分子外，食物中的其他極性分子（如脂肪分子）也會吸收微波能量併產生熱運動，進一步均勻加熱食物。微波爐的加熱腔內部覆蓋有特殊塗層，用於反射微波，以提高能量的利用效率。